CN103323683A - 一种便携式电磁波强度检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式电磁波强度检测装置及方法。本发明便携式电磁波强度检测装置包括信号检测模块、GPS模块、微处理器控制模块和显示模块，所述信号检测模块用于检测电磁波信号强度数据，所述GPS模块用于采集地理位置信息数据，所述微处理器控制模块用于将电磁波信号强度数据和地理位置信息数据进行融合，并通过所述显示模块进行显示。本发明可同时检测多路、多频率段无线信号，并实时监测信号强度变化，避免突变信号漏检问题；通过GPS模块采集当前电磁波信号强度数据对应的地理坐标信息数据，并通过显示模块进行数据或/和图像显示，便于用户更加直观的查看；本发明便于携带且操作简单，检测精确度高且成本较低。

Description

一种便携式电磁波强度检测装置及方法

技术领域

本发明属于电磁波检测技术领域，尤其涉及一种便携式电磁波强度检测装置及方法。

背景技术

随着我国城市化的快速发展，科学技术的进步，无线电技术已经被广泛应用于国防、工农业生产、交通运输、通讯、信息产业等各个领域并深入到千家万户，它给人类创造了巨大的物质文明，但同时也把人们带进了一个充满人造电磁辐射的环境里。然而，过量的天然电磁辐射和人为电磁辐射均会造成电磁辐射污染。电磁辐射污染的危害主要包括健康危害和电磁干扰等，不仅会对人体健康造成严重危害，引发各种疾病和损坏身体机能，而且会对生态环境造成破坏，并干扰其他电磁设备的正常运行。

虽然人们已经开始认识到电磁辐射的影响，也有防辐射意识，期望远离电磁波辐射污染，但由于电磁辐射看不见、摸不着、也听不到、嗅不到，所以很难被人觉察，人们也无法知道其所处环境的电磁辐射量是否超标，如果想了解所处环境的电磁辐射量，需要采取仪器检测方法。

目前对电磁辐射的检测方式有两种，一种是采用专业仪器检测，精度高、测量准，但价格昂贵，动辄几万、甚至十几万美金一台，体积庞大且操作复杂，不适合在普通大众中推广使用。另一种是市面上已出现的家用电磁辐射检测仪，但部分家用电磁辐射检测仪在测量数据上存在测量不准、漏检、误报等问题，且由于家用电磁辐射检测仪的检测技术不能直接针对电磁波检测，而是通过其它性能转换表示，例如根据光度、热量值、电场强度值、磁场强度值等，因此只能做出定性判断，而无法实时、准确的对电磁辐射做出定量分析，例如中国专利申请第201120341240.X号提出了一种便携式电磁辐射检测器，但该专利只能用于判断电器设备电磁辐射的有无等定性测试，而不作电磁辐射的定量分析；另一中国专利申请第200820141290.1号提出了一种便携式无源电磁辐射检测器，该专利提供的便携式无源电磁辐射检测器无需额外电源供电，可随身携带，操作方便、无需专业测试技能，结构简单，成本低廉，具有测试辐射电磁波的强度、极化状态和辐射体辐射方向的功能，但其强度判断由发光亮度决定，也不能有效定量检测。

发明内容

本发明提供了一种便携式电磁波强度检测装置及方法，旨在解决现有的专业测量仪器价格昂贵且操作复杂难以普及使用以及家用测量仪器测量不准确且无法做出定量分析的技术问题。

本发明提供的技术方案为：一种便携式电磁波强度检测装置，包括信号检测模块、GPS模块、微处理器控制模块和显示模块，所述信号检测模块用于检测电磁波信号强度数据，所述GPS模块用于采集地理位置信息数据，所述微处理器控制模块用于将电磁波信号强度数据和地理位置信息数据进行融合，并通过所述显示模块进行显示。

本发明的技术方案还包括：所述信号检测模块的检测频率范围为30Hz～6GHz，所述信号检测模块检测电磁波信号强度数据的方式为：将检测频率分为一定数量的频率段，每个频率段分别包括基础频率和信道检测频点，并根据频率段的数量分配数量对应的信号检测单元，每个信号检测单元对应负责一个频率段。

本发明的技术方案还包括：所述信号检测单元包括天线、前级滤波电路、信道选择器和无线收发芯片，所述信号检测单元通过接收微处理器控制模块的检测指令，确定所需检测的频率段范围，通过微处理器控制模块对无线收发芯片进行初始化设定并配置寄存器，触发无线收发芯片对整个频率段进行轮询扫描，通过信道选择器、前级滤波电路和天线控制接收相应频率段上的电磁波信号强度数据，并将电磁波信号强度数据传输至微处理器控制模块。

本发明的技术方案还包括：还包括驱动模块，所述驱动模块包括用于驱动显示模块和信号检测模块的驱动程序，所述微处理器控制模块通过驱动模块控制信号检测模块的数据检测和显示模块的数据显示。

本发明的技术方案还包括：所述显示模块显示内容包括时间、地点、电磁波信号强度数据和功能键，所述电磁波信号强度数据包括辐射数值显示、当前辐射值动态波形显示、辐射超标报警、历史查询和当前辐射健康指数；所述功能键用于电磁波信号强度数据的管理。

本发明的技术方案还包括：还包括电源管理模块，所述电源管理模块用于向信号检测模块、GPS模块、显示模块和微控制器处理模块进行上电，并根据不同模块设定对应的低能耗模式，所述GPS模块及显示模块的低能耗模式包括：默认模式、自适应模式、定时模式或历史记录唤醒模式；所述微控制器处理模块的低能耗模式包括：睡眠模式、停止模式或待机模式。

本发明提供的另一技术方案，一种便携式电磁波强度检测方法，包括：

步骤a：实时检测电磁波信号强度数据；

步骤b：采集地理位置信息数据；

步骤c：将电磁波信号强度数据和地理位置信息数据进行融合并显示。

本发明的技术方案还包括：所述步骤a前还包括：打开电源管理模块进行供电，并通过微控制器处理模块发送SPI检测指令；所述电源管理模块用于向信号检测模块、GPS模块、显示模块和微控制器处理模块进行上电，并根据不同模块设定对应的低能耗模式，所述GPS模块及显示模块的低能耗模式包括：默认模式、自适应模式、定时模式和历史记录唤醒模式；所述微控制器处理模块的低能耗模式包括：睡眠模式、停止模式和待机模式。

本发明的技术方案还包括：所述步骤a包括：按照实际需求将检测频率分为一定数量的频率段，每个频率段分别包括基础频率和信道检测频点；根据频率段的数量分配数量对应的信号检测单元，每个信号检测单元对应负责一个频率段，所述信号检测单元包括天线、前级滤波电路、信道选择器和无线收发芯片；所述信号检测单元接收微处理器控制模块的SPI检测指令，确定所需检测的频率段范围，通过微处理器控制模块对无线收发芯片进行初始化设定并配置寄存器；触发无线收发芯片对整个频率段进行轮询扫描，并通过信道选择器、前级滤波电路和天线控制接收相应频率段上的电磁波信号强度数据，并将电磁波信号强度数据传输至微处理器控制模块。

本发明的技术方案还包括：在所述步骤c中还包括：通过微处理器控制模块接收电磁波信号强度数据并提取地理位置信息数据，将地理位置信息插入到电磁波信号强度数据的存储缓存中，并通过显示模块显示电磁波信号强度数据；所述显示模块显示内容具体包括时间、地点、电磁波信号强度数据和功能键，所述电磁波信号强度数据包括辐射数值显示、当前辐射值动态波形显示、辐射超标报警、历史查询和当前辐射健康指数；所述功能键用于电磁波信号强度数据的管理。

本发明的技术方案具有如下优点或有益效果：本发明实施例的便携式电磁波强度检测装置及方法通过信号检测模块实现30Hz-6GHz的全频段电磁波信号检测，可同时检测多路、多频率段无线信号，并实时监测信号强度变化，避免突变信号漏检问题；通过GPS模块采集当前电磁波信号强度数据对应的地理坐标信息数据，通过微处理器控制模块将当前电磁波信号强度数据与地理坐标信息数据等进行融合，并通过显示模块进行显示，从而精确描述当前环境下电磁波辐射能量；显示方式包括数据显示及图像显示等，便于用户更加直观的查看，从而采取对应的防护补救措施，达到辐射指示以及防护功能；本发明无需外接电源，体积小，便于携带且操作简单，检测精确度高且成本较低。

附图说明

附图1是本发明实施例的便携式电磁波强度检测装置的结构示意图；

附图2是本发明实施例的便携式电磁波强度检测装置的工作原理图；

附图3是本发明实施例的显示模块显示效果图；

附图4是本发明实施例的便携式电磁波强度检测方法的流程图；

附图5是本发明实施例的信号检测模块检测电磁波RSSI值的方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，为本发明实施例的便携式电磁波强度检测装置的结构示意图。本发明实施例的便携式电磁波强度检测装置包括信号检测模块、GPS模块、微处理器控制模块、显示模块、驱动模块和电源管理模块，其中，信号检测模块用于按初始程序自动检测环境中电磁波RSSI（Received SignalStrength Indication，接收信号强度显示）数据，GPS模块用于进行地理位置信息数据的采集，微处理器控制模块用于通过驱动模块中的驱动程序控制信号检测模块的RSSI数据检测，将检测到的RSSI数据与地理位置信息数据进行融合获得电磁辐射数据值，并通过显示模块显示电磁辐射数据值，电源管理模块用于其他模块的供电。

在本实施方式中，请一并参阅图2，图2是本发明实施例的便携式电磁波强度检测装置的工作原理图。具体地，

信号检测模块：用于检测电磁波的RSSI数据，检测频率范围为30Hz～6GHz，具体检测方式为：按照实际需求将检测频率分为一定数量的频率段（band），每个频率段分别包括基础频率和多个信道检测频点，并根据频率段的数量分配数量对应的信号检测单元，每个信号检测单元对应负责一个频率段，在本发明实施例中，信号检测模块包括至少一信号检测单元。信号检测单元包括天线、前级滤波电路、信道选择器和无线收发芯片等四个部分，信号检测单元通过接收微处理器控制模块的SPI（Serial PeripheralInterface--串行外设接口）检测指令，确定所需检测的频率段范围，并通过微处理器控制模块对无线收发芯片进行初始化设定并配置寄存器，触发无线收发芯片对整个频率段进行轮询扫描，并通过信道选择器、前级滤波电路和天线控制接收相应频率段上的电磁波信号强度数据。

为了检测到最准确的RSSI数据，本发明通过对每个频率段检测一次以上，假设有k个频率段，每个频率段的检测次数为n次，那么k个频率段轮扫一次花费的时间为kxn，k和n的值可变，其大小取决于轮询需求时间，例如在10ms轮询范围内，需要对13个频段进行扫描，则n一般取值为2。通过比对n次检测到的频率段RSSI数据，并取其最大值作为当前的RSSI数据，使检测到的RSSI数据更符合实际值且相对准确。在检测过程中，因为信号强度值变化很快，检测速度越快，捕捉到的信号检测点越多，就越准确。

寄存器配置方式为：通过设置该无线收发芯片的FREQ2（FREQ为调音台扫频旋钮，用于调节某个点增益或衰减）、FREQ1、FREQ0三个寄存器实现基础频率设定；通过信道CHANNEL寄存器实现多个信道检测频点设定。

在对整个频率段轮询扫描后，所有信道检测频点上的RSSI数据可由RSSIIND寄存器值经过以下公式换算得到：

${\mathrm{RSSI}}_{\mathrm{Value}}\left(\mathrm{dBm}\right)\left\{\begin{array}{c}\frac{\mathrm{RSSIINDvalue}-256}{2}-\mathrm{RSSIOffset}(\mathrm{RSSIINDvalue}>128)\\ \frac{\mathrm{RSSIINDvalue}}{2}-\mathrm{RSSIOffset}(\mathrm{RSSIINDvalue}\≤128)\end{array}\right.$

信号检测单元将对设定频率段的多个信道channel轮询检测得到的RSSI数据传输至微处理器控制模块，数据传输格式为<band>，<channel number>，<RSSI_1>，…，<RSSI_m>，其中，m代表在该频点上的采样个数。

GPS模块用于采集地理位置信息数据，通过微处理器控制模块提取地理位置信息数据，并通过MCU芯片中的USART1串口将地理位置信息数据传入到微处理器控制模块中。

通常GPS只有在收到4颗及以上卫星信号时，系统接收到的经纬度才为有效值，同时，GPS由NMEA0183协议（美国国家海洋电子协会（NationaIMarine Electronlcs Association）制定的GPS接口协议标准）定义了若干代表不同含义的语句，每个语句实际上是一个ASCII码串。

在本实施方式中，语句格式如下：“$”为语句起始标志；“，”位域分隔符；“*”为校验和识别符，其后两位数为校验和，即“$”与“*”之间的所有字符按位异或地值，所有语句必须以回车换行来（ASCII字符<CR><LF>，十六进制值为“0x0D”与“0x0A”）结束。微处理器控制模块只需提取地理坐标信息数据，因此只对“$GPRMC”语句提取，其他语句信息将丢弃，“$GPRMC”语句是GPS里最简捷语句，语句格式为：

$GPRMC，<1>，2>，3>，<4>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，<10>，<11>，<12>，*hh<CR><LF>

<1>定位时UTC时间，即世界协调时间又称格林尼治时间，按hhmmss格式。

<2>定位状态，A=有效定位，V=无效定位。

<3>纬度ddmm.mmmm(度.分)格式(前面的0也将被传输)。

<4>纬度半球N(北半球)或S(南半球)。

<5>经度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输)。

<6>经度半球E(东经)或W(西经)。

<7>地面速率(000.0～999.9节，前面的0也将被传输，1节=1.852千米／小时)。

<8>地面航向(000.0～359.9度，以正北为参考基准，前面的0也将被传输)。

<9>UTC日期，ddmmyy(日月年)格式

<10>磁偏角(000.0～180.0度，前面的0也将被传输)。

<11>磁偏角方向，E(东)或W(西)。

<12>模式指示(仅NMEA01833.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效)。

通过微处理器控制模块将提取到的整个GPRMC语句插入到RSSI数据的存储缓存中，作为当前位置标志，指示采集RSSI数据的地理位置。

微处理器控制模块用于接收信号检测模块传输的RSSI数据，将提取到的地理位置信息插入到RSSI数据的存储缓存中，并通过控制驱动模块中的驱动程序控制显示模块显示RSSI数据。

在本实施方式中，微处理器控制模块还包括辐射数值显示、当前辐射RSSI动态波形显示、RSSI辐射超标报警、当前辐射健康指数以及历史查询等功能。

在本实施方式中，辐射数值显示功能是指实时显示RSSI数据值，可以根据需要查看RSSI的实时值、某一时间段的平均值或最大峰值等信息，并能细分频段显示各个频段的RSSI数据，给用户更加直观的用户体验。

当前辐射RSSI动态波形显示功能：可设定动态波形图像显示，按照时域变化显示出RSSI数据的变化图像，包括高低频RSSI柱状显示或高低频的RSSI数据显示等，通过图像显示的方式让用户能够更加直观的查看RSSI数据。

辐射超标报警功能：如果检测到的RSSI数据如果超过了人体能正常承受的范围或一设定阀值，系统将开启自动报警提示功能，显示屏幕会闪烁红色，屏幕右上角会显示警告标志，系统会鸣笛报警警告用户；同时，该RSSI数据对应的GPS地理坐标信息会自动进入系统的危险地域数据库中，作为历史数据，供用户查询；其中，报警阀值及报警方式可根据具体情况进行设定。

历史查询功能：用户可以根据需要查询已经记录过的GPS标定点查询对应的RSSI数据，也可以根据RSSI数据查询该值对应的GPS标定点，并显示历史时间等便于查询历史记录的信息。

当前辐射健康指数功能：根据RSSI数据显示该区域对人体辐射的危害指数，例如安全区域、异常区域及危险区域等，并可通过不同颜色显示对应的区域类型，便于用户区分，从而让用户采取对应的防护补救措施，达到辐射指示以及防护功能。

在本发明实施方式中，微处理器控制模块采用MCU芯片，MCU芯片采用数据结构的存储方式，并结合有效的存储管理方法对存储空间进行管理和分配，从而实现了大量测试结果的抽象化数据管理，便于进行数据保存、数据删除、数据查询以及与上位机的数据传输等各项操作，增强了系统的可靠性和可继承性。为避免在保存数据时可能出现的存储空间冲突问题，本发明利用数据引导表进行存储管理，负责记录存储空间中各个数据元素的存储信息，同时配合实现开辟空间、释放空间等操作的函数，实现对大量存储空间的有效管理。

驱动模块包括用于驱动显示模块和信号检测模块的驱动程序，其中，显示模块的驱动包括并口驱动和SPI驱动，由于本发明为便携式设备，在占用尽可能少的微处理器MCU（Micro Control Unit）芯片引脚资源、减少硬件增加的同时要保证屏幕刷新速度不影响视觉效果，因此采用SPI模式进行驱动。同时，为了节约SPI资源，本发明采用显示模块驱动和信号检测模块芯片驱动共用一个SPI的设置，显示模块和信号检测模块共用一个SPI时钟SCK，但是片选引脚NSS选用两路，一路负责控制显示模块驱动，一路负责控制信号检测模块驱动。由于显示模块的SPI模式输入字节数是非标准的，即通常SPI数据传输只有8bit，但是该显示模块需要9bit才能进行驱动，本发明利用MCU芯片系统上的I/O引脚模拟SPI时钟对屏幕进行驱动，在实现过程中，用一个引脚模拟显示模块时钟，一个引脚对显示模块的运行模式进行选择，一个引脚传输显示模块的驱动命令；如此，通过3个I/O引脚模拟一个SPI接口，通过输入寄存器地址和命令，完成在MCU芯片上面驱动显示模块屏幕，使屏幕刷新速度达到SPI接口的速度。在本发明实施方式中，采用16bit的分辨率，RGB的分配为5-6-5。

信号检测模块的驱动程序包括：驱动芯片为CC2500（单片低成本低能耗RF收发芯片，最高传输速率达500KBPS，支持ASK/OOK、GFSK、2-FSK、MSK四种调制格式）芯片，CC2500芯片为四线制SPI接口，具体包括：SCK（串口时钟）用于产生时钟信号，NSS（从设备选择）作为从机选择，MOSI为从主机输出命令/从机输入命令，MIOS为主机输入命令/从机输出命令，通过SPI接口向CC2500发送操作命令，配置其调制方式、工作频率等参数，通过命令配置其为接收状态、发送状态、空闲状态或休眠状态。

显示模块用于RSSI数据的显示以及用户操作功能的显示，显示内容包括时间、地点（经、纬度）、电磁波RSSI数据或/和图像以及功能键等，用户可通过功能键实现数据的管理及操作，具体如图3所示，是本发明实施例的显示模块显示效果图。在本发明实施例中，显示模块采用TFT（Thin FilmTransistor，薄膜场效应晶体管）屏幕，也可根据实际需求采样其他种类的屏幕。

电源管理模块用于向信号检测模块、GPS模块、显示模块和微控制器处理模块进行上电；由于在长时间运行过程中会大大消耗系统能耗，本发明通过设定在没有用户使用时系统自动休眠功能以节省能耗，并针对不同情况及不同模块设定对应的低能耗模式，。

在本实施方式中，GPS模块和显示模块的低能耗模式包括：

默认模式：在系统自动工作一分钟后，如果用户没有使用系统任何功能，系统将自动进入休眠状态；或系统开机后在无人干扰情况下工作一分钟后，自动进入休眠状态；

自适应模式：系统如果连续在10s内接收到低于阈值的RSSI数据，则屏幕自动进入黑屏状态；黑屏状态下如果连续3s接收到高于阈值的RSSI数据后，系统屏幕将被点亮；该阀值可根据实际情况进行设定；

定时模式：设定一个时间阈值，系统将会在到达这个时间段后自动关机；

历史记录唤醒模式：设定GPS坐标，当用户在该GPS坐标的一定范围以内（例如方圆1公里），则系统被自动唤醒并记录RSSI数据；

由于微处理器控制模块一直处于运行状态，能量消耗较大，运行状态下的HCLK为MCU提供时钟，内核执行程序代码，当MCU不需继续运行时，也可以利用低能耗模式来节省能耗。

在本实施方式中，微处理器控制模块中的低能耗模式包括睡眠模式（内核停止，外设仍然运行）、停止模式（所有时钟都停止）或待机模式（1.8V内核电源关闭）等，用户可根据最低电源消耗、最快速启动时间和可用的唤醒源等条件，选定一个最佳的低能耗模式；

在运行模式下，也可以通过降低系统时钟关闭APB（AdvancedPeripheral Bus，主要用于低带宽的周边外设之间的连接，例如UART、1284等，其特性包括：两个时钟周期传输；无需等待周期和回应信号；控制逻辑简单，只有四个控制信号）和AHB（Advanced High performance Bus，主要用于高性能模块之间的连接）总线上未被使用的外设的时钟来降低能耗；三种低能耗模式一览表如下所示：

在三种低能耗模式中，最低能耗的是待机模式，待机模式可实现STM32的最低功耗，该模式在CM3深睡眠模式时关闭电压调节器，整个1.8V供电区域被断电，PLL、HSI和HSE振荡器也被断电，SRAM（静态随机存储器）和寄存器内容丢失，只有备份的寄存器和待机电路维持供电，最低只需要2uA左右的电流，停机模式是次低能耗的，其典型的电流消耗在20uA左右。

在本实施方式中，设定待机模式的方式为：设置微处理器控制模块MCU芯片中SLEEPDEEP位，然后用使能电源时钟，设置WK_UP引脚作为唤醒源，再设置PWR_CSR的EWUP位，接着通过PWR_CR设置PDDS位，使得MCU进入深度睡眠时进入待机模式，最后执行WFI指令开始进入待机模式，并等待WK_UP中断的到来，将MCU从待机模式唤醒。

退出待机模式的方式为：当一个外部复位（NRST引脚）、IWDG复位、WK_UP引脚上的上升沿或RTC闹钟事件发生时，微处理器控制模块从待机模式退出；从待机唤醒后，除了电源控制/状态寄存器（PWR_CSR）外，所有寄存器被复位，从待机模式唤醒后的代码执行等同于复位后的执行（采样启动模式引脚，读取复位向量等）；电源控制/状态寄存器（PWR_CSR）将会指示内核由待机状态退出。

请参阅图4，是本发明实施例的便携式电磁波强度检测方法的流程图。本发明实施例的便携式电磁波强度检测方法包括以下步骤：

步骤S10：打开电源管理模块进行供电；

在步骤S10中，由于在运行过程中系统能量消耗较大，本发明针对不同情况及不同模块设定对应的低能耗模式来节省能耗，其中，GPS模块及显示模块的低能耗模式包括：默认模式、自适应模式、定时模式或历史记录唤醒模式等；微处理器控制模块中的低能耗模式包括睡眠模式（内核停止，外设仍然运行）、停止模式（所有时钟都停止）或待机模式（1.8V内核电源关闭）等，用户可根据最低电源消耗、最快速启动时间和可用的唤醒源等条件，选定一个最佳的低能耗模式。

步骤S20：通过微控制器处理模块向信号检测模块发送SPI检测指令；

步骤S30：通过信号检测模块接收SPI检测指令，并实时检测电磁波的RSSI值，将检测得到的RSSI值传输至微控制器处理模块；

在步骤S30中，信号检测模块的检测频率范围为30Hz～6GHz。

在本实施方式中，为了清楚说明步骤S30，请一并参阅图5，是本发明实施例的信号检测模块检测电磁波RSSI值的方法的流程图。本发明实施例的信号检测模块检测电磁波RSSI值的方法包括以下步骤：

步骤S31：按照实际需求将检测频率分为一定数量的频率段，每个频率段分别包括基础频率和多个信道检测频点；

步骤S32：根据频率段的数量分配数量对应的信号检测单元，每个信号检测单元对应负责一个频率段；其中，信号检测单元包括天线、前级滤波电路、信道选择器和无线收发芯片等四个部分；

步骤S33：接收SPI检测指令，确定所需检测的频率段范围，并通过微处理器控制模块对无线收发芯片进行初始化设定并配置寄存器；

在本实施方式中，寄存器配置方式为：通过设置该无线收发芯片的FREQ2、FREQ1、FREQ0三个寄存器实现基础频率设定，通过信道CHANNEL寄存器实现多个信道检测频点设定。

步骤S34：触发无线收发芯片对整个频率段进行轮询扫描，并通过信道选择器、前级滤波电路和天线控制接收相应频率段上的电磁波信号强度数据。

本实施方式中，为了检测到最准确的RSSI数据，本发明通过对每个频率段检测一次以上，假设有k个频率段，每个频率段的检测次数为n次，那么k个频率段轮扫一次花费的时间为kxn，k和n的值可变，其大小取决于轮询需求时间，例如在10ms轮询范围内，需要对13个频段进行扫描，则n一般取值为2。通过比对n次检测到的频率段RSSI数据，并取其最大值作为当前的RSSI数据，使检测到的RSSI数据更符合实际值且相对准确。

步骤S35：将检测得到的RSSI数据传输至微处理器控制模块；

在本实施方式中，数据传输格式为<band>，<channel number>，<RSSI_1>，…，<RSSI_m>，其中，m代表在该频点上的采样个数。

步骤S40：通过GPS模块采集地理位置信息数据，通过微处理器控制模块提取地理位置信息数据，并通过MCU芯片中的USART1串口将地理位置信息数据传入到微处理器控制模块中；

在本实施方式中，通常GPS只有在收到4颗及以上卫星信号时，系统接收到的经纬度才为有效值，同时，GPS由NMEA0183协议（美国国家海洋电子协会（NationaIMarine Electronlcs Association）制定的GPS接口协议标准）定义了若干代表不同含义的语句，每个语句实际上是一个ASCII码串。语句格式如下：“$”为语句起始标志；“，”位域分隔符；“*”为校验和识别符，其后两位数为校验和，即“$”与“*”之间的所有字符按位异或地值；所有语句必须以回车换行来（ASCII字符<CR><LF>，十六进制值为“0x0D”与“0x0A”）结束。微处理器控制模块只需提取地理坐标信息数据，因此只对“$GPRMC”语句提取，其他语句信息将丢弃。

步骤S50：通过微处理器控制模块接收信号检测模块传输的RSSI数据，并将提取到的地理位置信息插入到RSSI数据的存储缓存中；

在本实施方式中，地理位置信息用于作为当前位置标志，指示采集RSSI数据的地理位置。

步骤S60：通过显示模块显示RSSI数据。

在本实施方式中，由微处理器控制模块通过控制驱动模块中的驱动程序控制显示模块显示RSSI数据，驱动模块中包括用于驱动显示模块和信号检测模块的驱动程序，显示模块显示内容包括时间、地点（经、纬度）、电磁波RSSI数据或/和图像以及功能键等，用户可通过功能键实现数据的管理及操作；电磁波RSSI数据包括辐射数值显示、当前辐射RSSI动态波形显示、RSSI辐射超标报警、当前辐射健康指数以及历史查询等，用户可根据显示内容采取对应的防护补救措施，达到辐射指示以及防护功能。

本发明实施例的便携式电磁波强度检测装置及方法通过信号检测模块实现30Hz-6GHz的全频段电磁波信号检测，可同时检测多路、多频率段无线信号，并实时监测信号强度变化，避免突变信号漏检问题；通过GPS模块采集当前电磁波信号强度数据对应的地理坐标信息数据，通过微处理器控制模块将当前电磁波信号强度数据与地理坐标信息数据等进行融合，并通过显示模块进行显示，从而精确描述当前环境下电磁波辐射能量；显示方式包括数据显示及图像显示等，便于用户更加直观的查看，从而采取对应的防护补救措施，达到辐射指示以及防护功能；本发明无需外接电源，体积小，便于携带且操作简单，检测精确度高且成本较低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式电磁波强度检测装置，其特征在于，包括信号检测模块、GPS模块、微处理器控制模块和显示模块，所述信号检测模块用于检测电磁波信号强度数据，所述GPS模块用于采集地理位置信息数据，所述微处理器控制模块用于将电磁波信号强度数据和地理位置信息数据进行融合，并通过所述显示模块进行显示。

2.根据权利要求1所述的便携式电磁波强度检测装置，其特征在于，所述信号检测模块的检测频率范围为30Hz～6GHz，所述信号检测模块检测电磁波信号强度数据的方式为：将检测频率分为一定数量的频率段，每个频率段分别包括基础频率和信道检测频点，并根据频率段的数量分配数量对应的信号检测单元，每个信号检测单元对应负责一个频率段。

3.根据权利要求2所述的便携式电磁波强度检测装置，其特征在于，所述信号检测单元包括天线、前级滤波电路、信道选择器和无线收发芯片，所述信号检测单元通过接收微处理器控制模块的SPI检测指令，确定所需检测的频率段范围，通过微处理器控制模块对无线收发芯片进行初始化设定并配置寄存器，触发无线收发芯片对整个频率段进行轮询扫描，通过信道选择器、前级滤波电路和天线控制接收相应频率段上的电磁波信号强度数据，并将电磁波信号强度数据传输至微处理器控制模块。

4.根据权利要求3所述的便携式电磁波强度检测装置，其特征在于，还包括驱动模块，所述驱动模块包括用于驱动显示模块和信号检测模块的驱动程序，所述微处理器控制模块通过驱动模块控制信号检测模块的数据检测和显示模块的数据显示。

5.根据权利要求4所述的便携式电磁波强度检测装置，其特征在于，所述显示模块显示内容包括时间、地点、电磁波信号强度数据和功能键，所述电磁波信号强度数据包括辐射数值显示、当前辐射值动态波形显示、辐射超标报警、历史查询和当前辐射健康指数，所述功能键用于电磁波信号强度数据的管理。

6.根据权利要求5所述的便携式电磁波强度检测装置，其特征在于，还包括电源管理模块，所述电源管理模块用于向所述信号检测模块、所述GPS模块、所述显示模块和所述微控制器处理模块进行上电，并根据不同模块设定对应的低能耗模式，所述GPS模块及所述显示模块的低能耗模式包括：默认模式、自适应模式、定时模式或历史记录唤醒模式，所述微控制器处理模块的低能耗模式包括：睡眠模式、停止模式或待机模式。

7.一种便携式电磁波强度检测方法，包括：

步骤a：实时检测电磁波信号强度数据；

步骤b：采集地理位置信息数据；

步骤c：将电磁波信号强度数据和地理位置信息数据进行融合并显示。

8.根据权利要求7所述的便携式电磁波强度检测方法，其特征在于，所述步骤a前还包括：

打开电源管理模块进行供电，并通过微控制器处理模块发送检测指令；

所述电源管理模块用于向信号检测模块、GPS模块、显示模块和微控制器处理模块进行上电，并根据不同模块设定对应的低能耗模式，其中，所述GPS模块及所述显示模块的低能耗模式包括：默认模式、自适应模式、定时模式和历史记录唤醒模式，所述微控制器处理模块的低能耗模式包括：睡眠模式、停止模式和待机模式。

9.根据权利要求7或8所述的便携式电磁波强度检测方法，其特征在于，所述步骤a包括：

按照实际需求将检测频率分为一定数量的频率段，每个频率段分别包括基础频率和信道检测频点；

根据频率段的数量分配数量对应的信号检测单元，每个信号检测单元对应负责一个频率段，所述信号检测单元包括天线、前级滤波电路、信道选择器和无线收发芯片；

所述信号检测单元接收微处理器控制模块的检测指令，确定所需检测的频率段范围，通过微处理器控制模块对无线收发芯片进行初始化设定并配置寄存器；

触发无线收发芯片对整个频率段进行轮询扫描，并通过信道选择器、前级滤波电路和天线控制接收相应频率段上的电磁波信号强度数据，并将电磁波信号强度数据传输至微处理器控制模块。

10.根据权利要求9所述的便携式电磁波强度检测方法，其特征在于，所述步骤c中还包括：

通过微处理器控制模块接收电磁波信号强度数据并提取地理位置信息数据，将地理位置信息插入到电磁波信号强度数据的存储缓存中，并通过显示模块显示电磁波信号强度数据；

所述显示模块显示内容具体包括时间、地点、电磁波信号强度数据和功能键，所述电磁波信号强度数据包括辐射数值显示、当前辐射值动态波形显示、辐射超标报警、历史查询和当前辐射健康指数；所述功能键用于电磁波信号强度数据的管理。

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